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六機構分離出病毒毒株 我們離新冠肺炎疫苗又近一步

來源﹕科技日報2020-02-21 10:11

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  2月13日﹐武漢﹐檢測人員在實驗室處理樣本。 新華社記者程敏攝

  病毒毒株為疫苗研製﹑抗病毒藥物的篩選以及快速檢測試劑的研發等奠定了基礎。

  近日﹐安徽省疾病預防控制中心應用宏轉錄組基因測序新冠肺炎病例樣本﹐順利分離到2株新冠病毒毒株。這是繼廣東﹑上海﹑浙江﹑北京﹑湖北之後﹐第六家分離出新冠病毒毒株的省級疾控中心。

  這無疑又是一個好消息。但很多普通民眾也許不明就裡﹐病毒毒株具體是如何分離的﹐為什麼多地疾控部門都要做此項工作﹐分離出病毒毒株又意味著什麼呢﹖

  分離毒株有三條途徑

  什麼是病毒毒株﹖

  “簡單說﹐毒株就是從含有病毒的樣本中分離﹐然後在實驗室條件下培養出來的病毒。”20日﹐南方醫科大學三級生物安全實驗室主任趙衛教授在接受科技日報記者採訪時說。

  趙衛介紹﹐以新型冠狀病毒為例﹐樣本一般是從新冠肺炎病人肺泡灌洗液或痰液等樣本中提取的﹐因為其主要侵害人體的呼吸器官﹐致使下呼吸道和肺泡中病毒含量比較高﹐所以樣本來源優先選取這些部位。這些樣本成分非常複雜﹐除了含有新型冠狀病毒﹐還有很多其他的微生物。要研究新冠病毒的生物學特性﹐就需排除其他雜質和微生物的污染﹐對其進行分離﹑純化﹐以保證其是新冠病毒的純的培養物。

  談及病毒毒株具體是如何分離的﹐趙衛表示﹐一般來講﹐分離病毒毒株有組織細胞培養法﹑動物接種和雞胚接種三種方式。動物接種方式是指把病毒接種到動物體內﹐如小鼠腦內﹐可根據動物細胞的敏感性選擇不同的接種部位﹐但小鼠是活的動物﹐會抓傷﹑咬傷操作者﹔而雞胚接種可以培養的病毒種類相對較少。所以這兩種方式一般不是最優和首要之選。

  “組織細胞培養法就是把含有病毒的樣本材料接種到不同的細胞中﹐如肌肉﹑肝臟﹑肺的細胞等﹐不同病毒的細胞嗜性不同﹐即病毒對不同細胞的感染能力和效率有很大的差異﹐比如新冠病毒主要感染和破壞肺細胞﹐這有助於研究病毒的致病機理。”趙衛說﹐這一方法可以採用包括人體細胞在內的多種細胞﹐簡便易行﹐安全性相對較高﹐是目前最常用的病毒分離培養方法。

  分離難度與病毒特性有關

  “病毒毒株是不是好分離﹐與病毒本身的特性有關。從報道看﹐新冠病毒的毒株分離應該不是很困難﹐比較容易在多種細胞中培養﹐而且收穫病毒的滴度很高。”趙衛說﹐以其參與過的SARS冠狀病毒毒株分離為例﹐由於SARS冠狀病毒對多種細胞敏感﹐把病毒樣本接種到細胞之後﹐病毒在細胞裡能很快生長﹐可迅速獲得大量的病毒顆粒。

  確實﹐成功分離出新型冠狀病毒毒株的浙江省疾控中心微生物檢驗所所長張嚴峻介紹﹐他們從病人痰液標本裡面﹐把新型冠狀病毒毒株處理了以後﹐接種到相應的細胞裡﹐讓這個病毒在細胞裡能夠生長。兩天後﹐實驗人員對培養物進行鑒定﹐病毒已經在細胞裡增殖﹐說明這個病毒培養分離已經成功了。

  “一個有資質的﹑高潔淨度﹑無污染的實驗室和保證安全的標準操作程序是整個分離培養流程的關鍵點。”趙衛表示﹐在病毒毒株分離過程中要保證絕對的無菌環境操作﹐排除各種雜菌和其他微生物的污染。

  趙衛強調﹐不是隨便一個實驗室都具有分離培養新型冠狀病毒的資質﹐要有這個資質﹐至少要有三級生物安全實驗室﹐而且實驗室人員資質﹑工作流程﹑污染物的處理都要通過嚴格的審核﹐同時對於每一種高致病性病毒分離培養活動﹐都要專門向國家衛生健康委員會提出申請﹐經過審核批准後才能開展特定的分離和培養活動。而且實驗活動結束後﹐按照國家規定﹐要對實驗材料進行封閉﹑上交等﹐以防洩露。

  “一般來講﹐祗有當傳染病患者有一些特別之處﹐比如有些人症狀特別重﹐才需要把其體內病毒分離出來與其他病毒株做比較﹐以瞭解導致重症的原因﹐否則就沒有必要分離那麼多病毒株。”趙衛說﹐這是因為包括新冠病毒在內的高致病性病原微生物對實驗室人員威脅大﹐在工作中一旦發生洩露﹐危害很大﹐需要盡可能減少非必要的操作。

  至於不同地方都在做這項工作的原因﹐趙衛解釋﹐病毒毒株生物學特性除了和時間有關﹐也就是說病毒在不同傳播時期可能會發生變異外﹐病毒流行還有一定的地域性。過去人員流動不是那麼頻繁﹐不同地區的病毒在基因特徵上往往有地域烙印﹐現在人員交流多﹐地域特徵不是那麼明顯了﹐但不同地區病毒株的生物學特徵依然是一個重要的研究方向。

  毒株有助疫苗和藥品研發

  “分離出病毒毒株﹐意味著我們已經擁有了疫苗的種子株。用其製作疫苗株並通過檢測後﹐就可以製備疫苗。”中國工程院院士﹑國家衛健委高級別專家組成員李蘭娟說﹐病毒毒株為疫苗研製﹑抗病毒藥物的篩選以及快速檢測試劑的研發等奠定了基礎。

  確實﹐張嚴峻表示﹐分離得到病毒毒株對疫情的預防﹑控制以及病人的治療都有重大意義。第一﹐有了病毒毒株以後﹐首先可以研製疫苗﹐如果疫苗研製成功﹐相當於徹底降服了這個惡魔﹔第二﹐可以做一些藥物的研發﹐對病人進行治療﹐作為新的病毒﹐該病現在還沒有特效藥﹔而就目前短期意義來說﹐有了病毒毒株之後﹐可以研發一些快速診斷的試劑﹐比如在15分鐘到半個小時內出結果﹐這樣對醫院的臨床診斷和治療都有極大的幫助﹐對疫情的控制也有非常大的影響。

  趙衛表示﹐分離出病毒毒株﹐也就是獲得了新冠病毒的純的培養物﹐可以用於瞭解病毒的致病機理﹐如病毒是通過什麼樣的途徑侵入到人體當中﹐在人體細胞中是怎樣繁殖的﹑不同部位細胞的感染效率差異﹑產生細胞因子風暴的詳細機制和干預手段等。

  以傳統的滅活疫苗為例﹐趙衛解釋﹐是將新冠病毒大量培養後﹐進行滅活但盡可能保留抗原性﹐再純化製備成疫苗﹐如果疫苗進入健康人體內﹐可激發免疫系統產生出針對新冠病毒的免疫力﹐就可以預防這種疾病了。“但現實中﹐往往會出現疫苗誘導機體免疫力不夠充分﹐不能起到保護人體的作用﹐這也是疫苗研發的難點之一。”趙衛說。

  再就是人們寄予厚望的藥物。趙衛介紹﹐不管是當前引起廣泛關注的老藥新用﹐還是新藥的研發﹐一般也要首先做體外實驗。即在細胞模型上觀察藥物對病毒感染細胞的阻斷或干擾作用﹐再在動物模型上進行驗證﹐最後才是臨床試驗﹐這一切都要建立在病毒毒株的基礎上﹐所以病毒毒株的獲取對病毒病防治研究非常重要。(記者 付麗麗)

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  研究人員繪製出 新冠病毒關鍵蛋白分子3D結構

  據新華社訊(記者周舟)美國科研團隊首次繪製出新型冠狀病毒一個關鍵蛋白分子的3D結構﹐這種蛋白是開發疫苗﹑治療性抗體和藥物的關鍵靶點。研究成果19日在線發表在美國《科學》雜誌上。

  美國得克薩斯大學奧斯汀分校和美國國家衛生研究院的研究人員根據中國研究人員提供的病毒基因組序列﹐利用冷凍電子顯微鏡重建了新冠病毒表面的刺突蛋白在原子尺度上的3D構造﹐分辨率達到0.35納米。

  研究發現﹐新冠病毒的刺突蛋白結構與嚴重急性呼吸綜合征(SARS)冠狀病毒的刺突蛋白結構非常相近﹐都將細胞表面的“血管緊張素轉化脢2(ACE2)”作為侵入細胞的關鍵受體。

  論文通訊作者﹑得克薩斯大學奧斯汀分校分子生物科學系副教授賈森‧麥克萊倫說﹐目前尚不清楚為何兩者在分子層面上結合得更加緊密﹐且這種親和力是否對病毒傳播性造成影響還需進一步研究確認。

  麥克萊倫對新華社記者說﹐他們已將這一結構的原子坐標數據發送給全球多家實驗室﹐其中多數來自中國﹐目前已有大約25家中國實驗室要求獲取相關資料。

  麥克萊倫說﹐這一成果可幫助研究人員展開三個方面的工作。第一﹐展開潛在藥物篩查﹐發現可與這種刺突蛋白結合併破壞其功能的小分子﹔第二﹐設計可以與刺突蛋白結合併抑制其功能的新型蛋白分子或抗體﹔第三﹐設計出這種刺突蛋白的變體﹐例如使其擁有更高表達水平或熱穩定性﹐從而誘發更強的免疫反應﹐以加快疫苗開發。

  麥克萊倫團隊已對幾種可與SARS病毒刺突蛋白結合的單克隆抗體進行了篩查﹐發現它們與新冠病毒沒有明顯的結合。麥克萊倫解釋說﹐儘管新冠病毒與SARS病毒的刺突蛋白表面的相似性大約為75%﹐但如果在與抗體結合的區域恰好存在大量氨基酸差異﹐可與SARS病毒結合的抗體就難以與新冠病毒結合。

[ 責編﹕趙宇豪 ]
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